專利名稱：最佳化多用戶偵測的無線發(fā)射/接收單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本案是相關(guān)于無線通信，尤指在如此系統(tǒng)中的接合點偵測。
背景技術(shù)：
接合點偵測器(joint detectors)，如多用戶偵測(MUD)，能降低多重存取干擾，并因此增加系統(tǒng)容量。MUD消除小區(qū)內(nèi)干擾，而系統(tǒng)容量則是通過MUD算法以及小區(qū)內(nèi)干擾的效率而決定。除了容量的改進之外，MUD減輕了一般對直接序列碼分多址(DS-CDMA)系統(tǒng)的遠(yuǎn)近問題(near/far problem)。
傳統(tǒng)的MUD運算法會提取源自一系統(tǒng)響應(yīng)矩陣(如A-矩陣)的所有碼，而非已經(jīng)被接收的碼。這是對計算功率的大量浪費，并且也增加系統(tǒng)的延遲。舉例而言，在通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)寬帶碼分多址(W-CDMA)的分時雙工(TDD)模式的一時隙中，發(fā)射碼的最大數(shù)目為16碼，因此，A矩陣可利用16碼而加以建構(gòu)，然而，假設(shè)僅發(fā)射8碼，則由于MUD演算的計算復(fù)雜度大約正比于所使用碼的數(shù)目的平方，所以碼的加倍會以系數(shù)4而增加MUD的復(fù)雜度。兩個一般的MUD裝置是使用一迫零(zero-forcing)塊線性均衡器(BLE)以及一最小均方誤差(MMSE)方案。ZF BLE是經(jīng)由方程式1而加以模式化，AHr＝(AHA)d 方程式1A為系統(tǒng)響應(yīng)矩陣，(·)H為共軛復(fù)數(shù)移項運算，r為特定數(shù)據(jù)字段(field)所接收的信號向量，d是為軟符號向量。通過使用矩陣倒置(matrixinversion)，該軟符號向量d可經(jīng)由方程式2而加以決定。
d＝(AHA)-1AHr 方程式2(·)-1是為矩陣倒置。
MMSE是經(jīng)由方程式3而加以模式化。
AHr＝(AHA+σ2I)d 方程式3σ2噪音方差，以及I為特征矩陣。通過使用矩陣倒置，該軟符號向量d是經(jīng)由方程式4而加以決定。
d＝(AHA+σ2I)-1AHr 方程式4表達(dá)式AHr一般稱為白化匹配濾波器(whitening matched filter，WMF)，而要注意的是，其出現(xiàn)在上述MUD方程式之內(nèi)。單獨的WMF為評估軟符號的裝置，不過并無法與MUD輸出一樣可靠，但在軟符號向量的低品質(zhì)評估時具有一些用處。
MUD的性能一般會影響進行的計算，有時可省下功率消耗，因而提供一經(jīng)濟上的優(yōu)勢。更具體地說，該計算是支持盲碼偵測(BCD)以及不連續(xù)發(fā)射(DTX)相關(guān)處理的計算，其使用功率并且可能需要冗余電路(redundant circuitry)或軟件。
存在著各種技術(shù)以減少MUD執(zhí)行的復(fù)雜度，如仿真的柯列斯基分解(Cholesky decomposition)或快速富利葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)。既使如此，MUD代表了一大部分的接收器處理，其也會造成在接收信號路徑中的延遲。因此，還需通過減少處理需求和/或延遲以改善接收器/MUD效能。

發(fā)明內(nèi)容
本案是提供一種用于決定哪個碼在一給定的時隙中被接收，以及當(dāng)執(zhí)行MUD、BCD及/或DTX相關(guān)的處理時評估冗余計算的方法以及系統(tǒng)。
一方法是在接收多個由碼所區(qū)分的數(shù)據(jù)信號的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)或無線發(fā)射/接收單元(WTRU)中加以執(zhí)行。該A矩陣是利用一列表的可能碼以及相關(guān)于碼的響應(yīng)信道而加以建構(gòu)，其中該可能碼的列表是包括根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的所行可能碼或另一接收器演算所提供的已減少的列表，如BCD所提供的候補碼列表。根據(jù)該已建構(gòu)的矩陣，軟符號評估是計算每一該可能碼的前N個符號，而軟符號評估可以WMF輸出，AHr，為基礎(chǔ)。而根據(jù)前N個軟符號評估，已接收碼的特征則可以加以決定。
用戶數(shù)據(jù)是最終地從該已接收信號中加以提取，數(shù)據(jù)的提取可利用MUD而加以執(zhí)行，而該MUD是會利用該已接收碼已被決定的特征而加以執(zhí)行，該N個軟符號評估是被傳遞至MUD，以避免對關(guān)連于已辨識的已接收碼的前N個符號的相同WMF值的重新計算。
在A矩陣中辨識為已接收的碼是標(biāo)記為有效，而在A矩陣中辨識為未接收的碼是標(biāo)記為無效，該無效的碼則不會被MUD用于提取用戶數(shù)據(jù)。
該已接收碼的特征可通過源自該N個軟符號評估的碼能量量測而加以決定。該碼能量評估以及已接收碼的特征的決定可通過接收器處理而加以執(zhí)行，如盲碼偵測(BCD)及/或DTX端偵測(end-of-DTX detection)。


本案的更詳細(xì)的理解可經(jīng)由實施例與相關(guān)附圖而由下列較佳實施例說明中得知，其中圖1是實施本案的無線接收系統(tǒng)的方塊圖。
圖2是用以說明使用過度建構(gòu)(overbuilt)A矩陣的N個符號的WMF結(jié)果。
圖3是顯示MUD WMF結(jié)果。
圖4是顯示用以決定有效碼與無效碼的流程。
具體實施方式
雖然較佳實施例是以較佳的TDD/CDMA或時分多址(TDMA)/CDMA通信系統(tǒng)進行說明，而通常其它方面亦適用于CDMA系統(tǒng)。然而，本案的寬廣形式可設(shè)想為亦適用于其它傳輸系統(tǒng)，而沒有限制。
此處之后，一無線發(fā)射/接收單元(WTRU)包括但不限定于一用戶設(shè)備，移動工作站、固定或移動用戶單元、尋呼機，或任何其它可用以操作于一無線環(huán)境中的裝置類型。在此之后，一基站包括但不限定于一基站、節(jié)點B、位置控制器(site controller)、網(wǎng)絡(luò)橋接器(access point)、或其它無線環(huán)境中的接口裝置。
雖然本案的較佳實施例是應(yīng)用于一WTRU，其亦能應(yīng)用于一基站上。
圖1是顯示一無線接收系統(tǒng)100的較佳實施例。該無線接收系統(tǒng)100包含一信道評估裝置105、一A矩陣建構(gòu)裝置110、一MUD115、一BCD裝置120、一訓(xùn)練序列消除裝置(midamble cancellation device)125、及一DTX端裝置(end-of-DTX)130。該BCD裝置120包含一候補碼列表(CCL)裝置135、一碼偵測裝置140、一碼能量量測裝置145、及一WMF150。雖然較佳實施例是使用MUD 115、BCD裝置120、及一DTX端裝置130進行說明，但本案可應(yīng)用于除了MUDs外的使用不同接收器算法的接收器類型的替換，例如Rake接收器、及有或沒有BCD或DTX端裝置。該無線接收系統(tǒng)100能并入一集成電路(IC)中，或安裝于一包含許多相互連接組件的電路上。
圖2顯示根據(jù)“過度建構(gòu)”A矩陣110的N個符號的WMF結(jié)果150。該”過度建構(gòu)”A矩陣是根據(jù)位于一時隙的M個可能碼的列表而建構(gòu)。M個可能碼的列表，其是一已知碼列表的子集，是由位于BCD裝置120內(nèi)的CCL裝置135所提供。在一沒有BCD的實施例中，M個可能碼的列表能由其它算法提供，或根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計可能為一已知技術(shù)。一可能的實施例是記載于2003年9月15日提出申請的案號為10/396,992的美國專利申請案，在此是以參考方式提及。為了決定那些碼是存在的，一BCD碼能量量測裝置145及一由DTX端裝置130所執(zhí)行的算法，是使用每一可能碼的N個符號來執(zhí)行，其中N小于時隙中每一碼的總符號數(shù)量。碼能量量測是以使用一WMF運算的輸出來進行，該WMF運算是與接收信號的N個符號的“過度建構(gòu)”A矩陣共同執(zhí)行。
在UMTS WCDMA的TDD模式的較佳實施例中，一數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)射包含一個訓(xùn)練序列及二個數(shù)據(jù)字段，而信道評估于訓(xùn)練序列上進行計算。信道評估是卷積于擴展碼(spreading code)與擾亂碼(scrambling code)以產(chǎn)生A矩陣，其實質(zhì)上是為一描述系統(tǒng)響應(yīng)的組合碼/信道模型。然后N個軟符號評估是經(jīng)由一WMF而產(chǎn)生。
圖2是顯示經(jīng)由WMF 150而輸出的M*N個軟符號的總數(shù)，其中對N個符號的每一個而言，M個軟數(shù)值是對應(yīng)于可能或尚未被接收的M個碼。符號AHrij(O≤i≤N-1，O≤j≤M-1)是用以表示對應(yīng)于使用碼j進行計算的軟符號i的AHr向量的元素。例如，AHr02是表示使用碼2的符號0進行計算的軟值。
在BCD裝置120及DTX端裝置130完成后，被判定為未接收的碼，亦即不存在的碼，就算使用多尋址技術(shù)仍是無效，因此一組向量可用以表示A矩陣的哪一行/哪一列是有效的或無效的。然后，WMF 150的結(jié)果可根據(jù)與符號數(shù)值關(guān)連的碼而生效或無效，如圖3所示。例如，假如判定碼1存在，則在向量組內(nèi)與碼1結(jié)合的位是填入”1”。這個位表示A矩陣的第一行是有效的，而此行會于處理過程中被考慮。然后，針對碼1而計算的WMF結(jié)果150被視為有效，且將使用于MUD計算115中。然而，假如判定碼1不存在，位會被填入”0”，其表示特定行應(yīng)于過程的剩余部份被忽略，且碼1的WMF結(jié)果將不會使用于MUD計算中。在執(zhí)行MUD算法的前，會產(chǎn)生一列表，因此一檢查標(biāo)記、X、1/0、或其它指示器可用來標(biāo)記碼有效性。表示M個碼的有效性的向量結(jié)果是由該BCD 120傳送至該MUD 115。該MUD 115只針對有效碼而于時隙中處理符號，因此節(jié)省了計算、功率、并降低了處理時間(等待時間)。
因為該WMF 150已執(zhí)行了N個符號，MUD算法115的WMF部份只需要針對剩余(Ntotal-N)符號來執(zhí)行WMF，其中Ntotal為數(shù)據(jù)突發(fā)發(fā)射的符號總數(shù)量。MUD是根據(jù)如圖3所示的被判定為有效的過度建構(gòu)A矩陣的列或行來執(zhí)行這些WMF計算。這更節(jié)省了計算與功率，并更降低了處理時間(等待時間)。
請參考圖4，下列程序400的列舉步驟可被執(zhí)行于UMTS W-CDMA的TDD模式的較佳實施例的實行上，盡管這些步驟可被應(yīng)用于其它的無線系統(tǒng)。
(1)信道評估裝置105執(zhí)行一訓(xùn)練序列偵測演算(midamble detectionalgorithm)，其分析接收數(shù)據(jù)突發(fā)(burst)的訓(xùn)練序列字段(field)以決定呈現(xiàn)的訓(xùn)練序列位移的特征，及評估通信信道的特征，以及評估訓(xùn)練序列的功率(powers)。所得的結(jié)果傳遞至BCD裝置120及DTX端裝置130(步驟405)(2)在BCD裝置120中的CCL裝置135分析由信道評估裝置105所執(zhí)行產(chǎn)生的訓(xùn)練序列偵測運算結(jié)果以及從一主列表中移除特定的碼。此CCL裝置135接著將已減少M個碼的列表傳遞至A矩陣建構(gòu)裝置110(步驟410)(3)一旦經(jīng)由使用已減少M個碼的列表的時隙，過渡建構(gòu)(overbuilt)的A矩陣則由A矩陣建構(gòu)裝置110而加以建構(gòu)(步驟415)(4)WMF 150使用過渡建構(gòu)的A矩陣以提供軟符號評估予M個碼的N個符號，其中N＜Ntotal，N是用于碼能量量測裝置145的符號數(shù)，大于碼偵測裝置140及DTX端裝置130所需要的符號數(shù)。而軟符號從相關(guān)每一碼的WMF 150被輸出(步驟420)(5)量測在N個軟符號上執(zhí)行以決定以哪一個碼呈現(xiàn)(步驟425)。此量測與碼呈現(xiàn)的決定是根據(jù)對應(yīng)每一碼的符號計算所得的能量評估(碼能量量測)以及根據(jù)碼功率或噪聲功率評估的臨界值所決定。
(6)N個軟符號評估是被傳遞至MUD 115。不被呈現(xiàn)的碼是無效的，而被呈現(xiàn)的碼是有效的。被呈現(xiàn)或未被呈現(xiàn)的碼的訊息，即N個軟符號，以及A矩陣被傳遞至MUD 115(步驟430)，MUD 115僅使用已被宣告呈現(xiàn)的碼所對應(yīng)的符號，因而免去重新計算WMF 150的輸出的需要。N由被宣告呈現(xiàn)的碼的數(shù)目所得。
首先，先決定碼是否有效，僅N＜NtotalAHr的符號被處理，一旦此程序完成，一個可能的選擇是重建A矩陣使僅被接收的碼于此被合并，而對所有符號的AHr進行重新計算。這個過程是相當(dāng)沒有效率且使用相當(dāng)多的資源。雖然其它可替代的方案可能被使用，在符合一個較佳的實施例中，一個指出在A矩陣中哪些行或列被呈現(xiàn)的向量已被建立。因為相對應(yīng)于有效碼的符號的AHr輸出已經(jīng)被計算過，他們被使用而不是被重新計算，以及僅Ntotal-N的額外符號會根據(jù)有效的碼被計算。
前述是一個MUD 115程序如何使用本案以排除不必要的功率使用，減少硬件的需求，減少處理過程的時延，以及避免不必要的電路或軟件的最佳可行的例子。值得注意的是本創(chuàng)造性的方法可適當(dāng)?shù)募右孕揎棧欢幻撾x本案的觀點及范圍。
本案已特別指出及描述較佳實施例供參考，其容易被熟知本領(lǐng)域的人所了解，而各種在形式及細(xì)節(jié)上的改變可以被加以實施而不脫離本案上述的范圍。
權(quán)利要求1.一種接收由碼加以區(qū)分的多個數(shù)據(jù)信號的無線發(fā)射/接收單元，其特征在于，該無線發(fā)射/接收單元包括(a)一矩陣建構(gòu)裝置(110)，所述矩陣建構(gòu)裝置(110)是利用所有可能碼以及關(guān)連于所述碼的信道響應(yīng)而建構(gòu)一系統(tǒng)響應(yīng)矩陣，(b)一白化匹配濾波器(150)，其電耦合至所述的矩陣建構(gòu)裝置(110)并用以根據(jù)所述已建構(gòu)的矩陣而執(zhí)行每一所述可能碼的前N個符號的N個軟符號評估，其中已接收碼是以每一該可能碼的前N個符號的該N個軟符號評估為基礎(chǔ)；(c)一多用戶偵測器(115)，其電耦合至所述的矩陣建構(gòu)裝置(110)與所述的白化匹配濾波器(150)，所述的多用戶偵測器(115)從所述關(guān)連于所述已接收碼的該矩陣提取數(shù)據(jù)，其中所述白化匹配濾波器(150)傳遞該N個軟符號評估至該多用戶偵測器(115)，以及其中該多用戶偵測器(115)不重復(fù)每一已接收碼的N個軟符號的計算。
2.如權(quán)利要求1所述的無線發(fā)射/接收單元，其特征在于，所述無線發(fā)射/接收單元還包括一候選碼列表裝置，以提供一碼列表至該系統(tǒng)響應(yīng)矩陣。
專利摘要多用戶偵測(MUD)效能是加以最佳化以在程序期間消除功率的冗余使用。一過度建構(gòu)(overbuilt)的A矩陣，亦即，系統(tǒng)響應(yīng)矩陣，是加以提供，該過渡建構(gòu)A矩陣使用所有可能碼，如在盲碼偵測(BCD)所提供的候補碼列表(CCL)中所辨識的所有碼，該過渡建構(gòu)A矩陣是被傳遞至MUD，而該MUD是僅擷取真正接受到的碼所需的列或行，因此消除了重新計算與真實接收的碼不對應(yīng)的白化匹配濾波器(WMF)輸出的需要。
文檔編號H04B15/00GK2807616SQ20042000602
公開日2006年8月16日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者史蒂芬·夏恩·夏普蕾, 夏伊·S·庭爾曼, 里安·山姆·布杰特, 彼德·愛德華·貝克, 唐提諾·納蘇提, 羅伯特·A·迪費奇歐, 約翰·W·海姆 申請人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司